Изменение энтропии при квазистопическом процессе.
Энтропия системы является функцией ее состояния, определенная с точностью до произвольной постоянной. Если система совершает равновесный переход из состояния 1 в состояние 2, то изменение энтропии
|
|
|
(6.2.1) |
.Таким образом, по формуле (6.2.1) можно определить энтропию лишь с точностью до аддитивной постоянной, т.е. начало энтропии произвольно. Физический смысл имеет лишь разность энтропий. Исходя из этого, найдем изменения энтропии в процессах идеального газа. Так как при Т = const,
|
|
|
|
,
|
|
|
|
,
|
|
|
|
,
или
|
|
|
(6.2.2) |
.Таким образом, изменение энтропии ΔS1-2 идеального газа при переходе его из состояния 1 в состояние 2 не зависит от вида перехода 1 - 2. Каждый из изопроцессов идеального газа характеризуется своим изменением энтропии, а именно:
изохорический:
,
т.к. 
;изобарический:
т.к. Р1 =
Р2;изотермический:
т.к. 
;адиабатический:
,
т.к. 
Отметим, что в
последнем случае адиабатический процесс
называют изоэнтропийным
процессом,
т.к. 
.
Энтропия в изолированной системе
С помощью энтропии формулируются условия достижения термодинамического равновесия системы при постоянстве ее внутренней энергии, объема и числа молей i-го компонента (изолированная система) и условие устойчивости такого равновесия:
Это означает, что энтропия изолированной системы достигает максимума в состоянии термодинамического равновесия. Самопроизвольные процессы в системе могут протекать только в направлении возрастания энтропии.
Макро и микро состояния.
МАКРОСКОПИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ (макросостояние) системы - определяется значениями ее термодинамических параметров: давления p, температуры Т, удельного объема v, внутренней энергии U и т. п. Для определения макроскопического состояния однокомпонентной системы достаточно знать значения любых 2 независимых параметров (напр., Т и p или Т и v).
МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ (микросостояние) системы - определяется в классической механике заданием координат и импульсов всех частиц системы. В квантовой механике микроскопическое состояние - квантовое состояние системы, определяемое набором соответствующих квантовых чисел частиц.
Термодинамическая вероятность состояний
Термодинамическая вероятность — число способов, которыми может быть реализовано состояние физической системы. В термодинамике состояние физической системы характеризуется определёнными значениями плотности, давления, температуры и др. измеримых величин. Перечисленные величины определяют состояние системы в целом (её макросостояние). Однако при одной и той же плотности, температуре и т. д. частицы системы могут различными способами распределиться в пространстве и иметь различные импульсы. Каждое данное распределение частиц называется микросостоянием системы. Вероятность термодинамическая (обозначается W) равна числу микросостояний, реализующих данное макросостояние, из чего следует, что W3 = 1 . Вероятность термодинамическая связана с одной из основных макроскопических характеристик системы энтропией S соотношением Больцмана: S = k * ln(W), где k — Больцмана постоянная.
Вероятность термодинамическая не является вероятностью в математическом смысле. Она применяется в статистической физике для определения свойств систем, находящихся в термодинамическом равновесии (для них Вероятность термодинамическая имеет максимальное значение). Для расчёта Вероятность термодинамическая существенно, считаются ли частицы системы различимыми или неразличимыми. Поэтому классическая и квантовая механика приводят к разным выражениям для Вероятность термодинамическая